Qu'est-ce que la sensibilité climatique?

Qu'est-ce que la sensibilité climatique? Quelle est la relation entre le dioxyde de carbone et l'augmentation de température? Werner Wittersheim

Les humains émettent du CO2 et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère. À mesure que ces gaz s'accumulent, ils emprisonnent une chaleur supplémentaire et réchauffent le climat. Mais combien plus chaud?

Les scientifiques ont compris depuis longtemps que le CO2 les concentrations dans l'atmosphère contribuent à l'effet de serre naturel de la Terre. Cette compréhension est antérieure au 20e siècle et était basée sur la science fondamentale du rayonnement au cours des années 1800.

Une étude rapide des archives géologiques confirme ce lien; atmosphères passées avec CO élevé2 les concentrations ont toujours été plus chaudes dans les récents enregistrements géologiques.

Alors que notre compréhension de l'effet de serre accru et de l'influence humaine sur le climat s'est accrue - il est devenu quelque chose d'un impératif scientifique pour établir la relation entre le dioxyde de carbone et le réchauffement. Combien plus chaud chaque unité de CO2 nous faire?

Cette relation entre CO2 et le réchauffement est connu comme la «sensibilité» du climat au CO2.

La détermination de la sensibilité au climat nous aide à comprendre nos risques futurs et à planifier les changements climatiques futurs.

Deux types de sensibilité

Le système climatique est extrêmement compliqué, tout comme la façon dont les humains l'affectent. Pour comprendre les processus de base, nous simplifions le système et considérons deux différentes mesures de sensibilité.

Ces mesures sont appelées «réponse climatique transitoire» et «sensibilité climatique à l'équilibre».

La «réponse climatique transitoire» est une mesure du réchauffement du climat lorsqu'il est encore poussé par l'activité humaine.

La réponse d'équilibre montre quel est le résultat final des centaines d'années plus tard.

Réponse climatique transitoire

La réponse climatique transitoire est définie par la hausse de la température moyenne mondiale si nous élevions le CO2 contenu de l'atmosphère de 1% par an, composé, du niveau préindustriel (de 280 parties par million) au double de cette valeur. À ce rythme, cela prendrait 70 ans.

Cette mesure de sensibilité nous indique à quel point l'atmosphère se réchaufferait dans ces circonstances.

Il est important de noter que la sensibilité au double CO2 n'est pas une «projection» du changement climatique: les scientifiques ne disent pas que ce doublement se produira de cette façon. Il s'agit plutôt d'une technique simplifiée utilisée par les scientifiques pour comprendre comment la température pourrait répondre à l'augmentation du CO2 les niveaux.

La réponse climatique transitoire n'est donc pas directement comparable aux projections climatiques publiées par le GIEC ou d'autres organismes.

On peut penser à la sensibilité au double CO2 comme analogue à la sensibilité humaine à une dose standard mesurée d'un médicament particulier. Une fois que nous savons comment nous réagissons à une dose, nous pouvons déduire comment nous pourrions réagir à la même chose.

Sensibilité climatique d'équilibre

La réponse climatique transitoire ne nous indique qu'une partie de l'image, la quantité de réchauffement essentiellement au moment du CO2 les concentrations ont doublé.

Cependant, différentes parties du système climatique se réchauffent à des rythmes différents; par exemple, l'atmosphère se réchauffe beaucoup plus rapidement que les océans.

Les océans ont une profondeur moyenne de près de quatre kilomètres et couvrent plus des trois quarts de la surface de la Terre. C'est une quantité colossale d'eau (1.3 milliard de kilomètres cubes, par la plupart des estimations); par conséquent, il faudra très longtemps pour se réchauffer.

Ce que les modèles climatiques et le monde réel nous montrent, c'est que les profondeurs des océans commencent seulement à se réchauffer en réponse à une augmentation du CO2 (voir ici pour ici), mais continuera de le faire pendant des centaines d'années.

En d'autres termes, les océans ne sont pas en équilibre avec l'atmosphère.

La réponse climatique transitoire est donc le réchauffement que la planète subit une fois le CO2 les niveaux ont doublé, mais bien avant que l'équilibre de température entre les océans et l'atmosphère ne soit atteint.

La sensibilité du climat à l'équilibre demande combien de réchauffement se produirait si le CO2 reste au double du niveau initial et nous attendons que l'atmosphère et l'océan entrent en équilibre de température.

Pour en revenir à notre analogie médicale, la réponse d'équilibre équivaut à ce que l'on devrait ressentir une fois que le traitement a suivi son cours.

Dans le système climatique, cela peut prendre des centaines, voire des milliers d'années.

La sensibilité du climat à l'équilibre devrait être plus grande que la réponse climatique transitoire car le réchauffement se produit sur une période beaucoup plus longue et le climat a le temps de répondre pleinement à l'augmentation du CO2.

Estimation de la sensibilité climatique

Il existe plusieurs façons d'estimer la sensibilité du climat. On peut utiliser:

  • modèles climatiques. Ce sont des représentations mathématiques du système climatique, basées sur les lois de la physique et de la chimie. Ils contiennent notre meilleure compréhension des processus physiques qui opèrent dans l'atmosphère, les océans, la surface terrestre et la cryosphère (neige et glace)

  • des informations provenant de climats lointains passés, comme ceux de la dernière période glaciaire. Les reconstructions paléoclimatiques peuvent révéler comment le climat de la Terre a réagi aux «poussées» naturelles, telles que les changements dans la planète. orbiteet les changements associés de CO2.

  • des données sur la façon dont la Terre réagit à la poussée climatique brève et brutale grands volcans. Par exemple, en 1991, le mont Pinatubo a déversé des millions de tonnes de particules dans l'atmosphère, reflétant une partie de la lumière solaire entrante et entraînant une baisse de deux ou trois ans des températures de la Terre.

  • tendances climatiques récentes. Cela nous aide à évaluer à quel point le climat s'est réchauffé au cours des 50 dernières années en réponse au CO2 nous avons déjà émis.

Mettre le tout ensemble

Tous les six ans environ Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) examine de façon exhaustive toutes les sources de données et les rassemble pour donner sa meilleure estimation de la sensibilité de notre climat à l'augmentation des niveaux de gaz à effet de serre dans notre atmosphère.

Rapports du GIEC en 1990, 1992, 1995, 2001 et le récent rapport de 2013, tous ont estimé une plage probable de sensibilité climatique à l'équilibre de 1.5 ° C à 4.5 ° C (bien que le rapport de 2007 l'ait légèrement modifiée de 2.0 ° C à 4.5 ° C). Cela montre une cohérence remarquable sur plus de 20 ans.

Cela signifie que si nous gardons le CO2 niveaux à deux fois les niveaux initiaux, puis a attendu des centaines d'années pour que la chaleur dans l'atmosphère et l'océan s'équilibre, le réchauffement global serait compris entre 1.5 ° C et 4.5 ° C.

La réponse climatique transitoire est estimée entre environ 1.0C et 2.5C. Cela signifie que si nous augmentons le dioxyde de carbone atmosphérique des niveaux préindustriels de 1% par an jusqu'à ce qu'il soit doublé (ce qui prendra 70 ans), nous pouvons nous attendre à ce que le climat se réchauffe entre 1 ° C et 2.5 ° C.

Qu'est-ce que cela signifie pour le réchauffement climatique?

Les mesures de la sensibilité au climat permettent aux scientifiques de comparer facilement les modèles climatiques entre eux et avec les changements observés. Et comme la sensibilité climatique à l'équilibre est utilisée depuis plus de 30 ans, elle peut nous aider à suivre l'évolution de nos estimations au fil du temps.

Mais la sensibilité au climat ne nous dit pas directement à quels changements de température nous pourrions nous attendre au cours du siècle prochain.

Le meilleur guide pour le réchauffement futur est fourni par les projections de la génération actuelle de modèles climatiques. Ils indiquent que le réchauffement dépendra fortement du niveau des émissions futures - du «scénario».

Pour un scénario à émissions élevées, CO2 les niveaux atteignent plus de 900 parties par million d'ici 2100, contre 280 niveaux par pré-industriel. Pour ce scénario, les modèles prévoient un réchauffement de fin de siècle de 3.2 ° C à 5.4 ° C au-dessus d'une ligne de base de 1850 –1900.

Pour un scénario à faibles émissions, pour lequel CO2 les niveaux atteignent ensuite un pic à 420 parties par million, les modèles prévoient un réchauffement de 0.9 ° C à 2.3 ° C d'ici 2100.La Conversation

A propos de l'auteur

Robert Colman, chef de l'équipe des processus de changement climatique, Bureau australien de météorologie et Karl Braganza, gestionnaire, Section de la surveillance du climat, Bureau australien de météorologie

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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